Линия по производству двухслойных PP/PS листов

Когда говорят о линии по производству двухслойных PP/PS листов, многие сразу представляют просто два экструдера, подающих в общую фильеру. Но на практике, если не учитывать вязкостные характеристики каждого расплава и динамику их соединения в адаптере, можно получить не конгломерат, а скорее два слабо связанных слоя, которые потом расслаиваются при термоформовке. Это классическая ошибка при начальном подходе к проектированию.

Конструкция адаптера — сердце линии

Именно здесь закладывается качество будущего листа. Нельзя просто свести два потока. Для комбинации PP и PS критически важен градиент температур и давление в зоне сопряжения. PS обычно требует более высокой температуры экструзии, но если перегреть слой PP, он теряет жесткость. В наших линиях, которые мы поставляем, например, через Qingdao RuiHang Plastic machinery, используется конический адаптер с раздельным термоконтуром. Это позволяет независимо регулировать температуру стенок для каждого полимера прямо перед точкой соединения.

На одной из первых наших установок для клиента в Восточной Европе была проблема с волнообразованием на поверхности PS-слоя. Долго искали причину в экструдере, а оказалось — в конструкции адаптера. Поток PS попадал в общую зону под слишком острым углом, создавая турбулентность. Переделали входной канал, сместили точку контакта — проблема ушла. Такие нюансы не найдешь в общих каталогах, это знание, которое появляется после отладки не одной линии.

Еще один момент — материал самого адаптера. Для работы с PS, который может содержать остаточный стирол, нужна особая сталь. Обычная хромированная сталь со временем может дать коррозию, что проявится в виде темных полос на листе. Мы всегда это оговариваем с заказчиком, когда обсуждаем техзадание.

Выбор и настройка экструдеров

Здесь часто возникает дилемма: ставить два абсолютно одинаковых экструдера разной мощности или же разные по конструкции? Для пары PP/PS чаще всего нужны разные машины. PS обычно перерабатывается в меньшем объеме (как верхний декоративный или барьерный слой), поэтому экструдер может быть меньше. Но его шнек должен иметь более глубокий канал на участке дозирования для работы с более вязким расплавом.

В нашем проектировании мы отталкиваемся от конечной толщины слоев и производительности. Была история, когда клиент хотел получить лист с тонким верхним слоем PS для печати, но при этом сохранить высокую общую скорость линии. Пришлось предложить компактный, но высокооборотный экструдер для PS с L/D=33:1, чтобы обеспечить качественное плавление при высокой скорости выдачи. Это сработало.

Важно не забывать про дегазацию. Особенно если используется вторичный PS или PP с наполнителями. Иногда для PS-слоя целесообразно использовать экструдер с вакуумной дегазационной зоной. Это добавляет стоимости линии, но спасает от пузырей и пор в готовом листе, которые могут проявиться только после термоформовки, то есть у конечного потребителя. Горький опыт.

Калибровка и охлаждение многослойного полотна

Охлаждающие валки — кажется, что тут может быть сложного? Но для двухслойного листа с разной степенью усадки PP и PS — это целая наука. Если слишком резко охладить, внутренние напряжения в месте соединения слоев приведут к короблению листа при хранении. Температура первого вала должна быть точно выверена. Мы обычно начинаем с 60-65°C для PP/PS комбинации, но это всегда требует пробного пуска на конкретном сырье.

На линии по производству двухслойных PP/PS листов, которую мы смонтировали в прошлом году, была интересная проблема: лист после калибровочного узла идеально ровный, а после продольной резки и намотки края загибались ?лодочкой?. Оказалось, что по краям полотна, где была небольшая разнотолщинность, скорость охлаждения отличалась от центра. Пришлось дорабатывать систему воздушного душирования по краям калибровочной стойки, чтобы выровнять градиент охлаждения по всей ширине. Такие доработки ?по месту? — обычное дело.

Еще один нюанс — матовые валки против глянцевых. Для листа, который потом будет идти на упаковку, часто нужна матовая поверхность. Но если один слой — PS, который быстро застывает, текстура матового вала может отпечататься не так четко, как на чистом PP. Иногда приходится жертвовать немного матовостью, поднимая температуру первого вала, чтобы PS был более пластичным в момент контакта.

Системы контроля и управления

Автоматика — это хорошо, но слепая вера в датчики губительна. На двухслойной линии обязательно должны быть два независимых контура контроля толщины слоя, желательно с сканирующими датчиками. Но даже они показывают общую толщину. Чтобы контролировать соотношение слоев, мы всегда рекомендуем встраивать точку ручного отбора проб — небольшой гильотинный нож, который позволяет взять образец полотна прямо на ходу линии, не останавливая ее, и тут же расслоить его для замеров.

В наших комплектациях мы используем ПЛК, который позволяет визуализировать не только температуру и давление в каждом экструдере, но и строить график их соотношения. Часто проблема со стабильностью листа начинается не с экструдера, а с неравномерной подачей гранулята из бункера-смесителя. Поэтому контроль уровня и давления в бункере — тоже часть системы.

Память рецептов — незаменимая вещь при частых пересменах продукции. Перейти с листа 70/30 (PP/PS) на 50/50 — это не просто изменить скорость вращения шнеков. Меняется тепловой режим в адаптере, скорость протяжки, натяжение на моталке. Хорошая система позволяет загрузить рецепт, и линия автоматически выйдет на заданные параметры за 10-15 минут, а не за полдня опытных проб.

Интеграция в существующее производство

Часто заказчики, особенно те, кто расширяет цех, хотят встроить новую линию по производству двухслойных PP/PS листов в существующую логистику. Здесь встает вопрос о габаритах и инфраструктуре. Например, нужно ли отдельное помещение для экструдеров с принудительной вытяжкой? Для PS — желательно. Или можно ли использовать общую систему охлаждения воды? Можно, но тогда нужно ставить дополнительные теплообменники, потому что температура воды для калибровочных валов и для экструдеров разная.

На основе нашего более чем 15-летнего опыта, отраженного и на сайте https://www.chinaplas-cn.ru, мы всегда проводим предпроектный аудит. Смотрим на высоту цеха, на возможность подвода трехфазного питания разной мощности к разным концам линии (экструдеры и тянущие устройства часто ставят на разных подстанциях для стабильности), на наличие свободного пространства для обслуживания со стороны загрузки бункеров.

Ключевой момент — подготовка персонала. Можно поставить идеальное оборудование, но если оператор не понимает, почему при изменении цвета PS-слоя нужно менять температурный профиль на 5-10°C, брак будет неизбежен. Поэтому в комплект поставки Qingdao RuiHang Plastic machinery всегда входит не просто техническое руководство, а практический тренинг на запуске, где мы специально моделируем типовые неполадки и показываем, как их парировать.

Экономика процесса и выбор сырья

Самый большой соблазн для производителя — использовать вторичный материал для основного слоя PP, чтобы снизить себестоимость. Это возможно, но требует модернизации линии. Как минимум, нужен мощный фильтр расплава с автоматической сменой сеток. А еще лучше — гранулятор для переработки обрезков края именно двухслойного листа. Это отдельная задача, потому что смесь PP и PS при дроблении и повторной экструзии без добавления компатибилизатора даст неоднородную массу. Мы обычно предлагаем клиентам либо дробить и использовать обрезки только для внутреннего слоя в трехслойной структуре (как буфер), либо сразу закладывать бюджет на компатибилизатор и отдельный экструдер для регранулята.

Еще один экономический аспект — скорость. Часто в спецификациях пишут максимальную скорость, скажем, 1000 кг/ч. Но для двухслойного листа с PS стабильная рабочая скорость часто на 20-25% ниже. Гнать быстрее — терять качество соединения слоев. Настоящая производительность линии определяется не паспортными данными, а способностью месяцами выдавать кондиционный лист без переналадок. Именно на это и направлена наша конструкторская работа.

В итоге, успешная линия по производству двухслойных PP/PS листов — это не набор агрегатов, а сбалансированная система, где каждый узел спроектирован с учетом поведения двух разных полимеров. И главный показатель ее качества — не яркий пуск на выставке, а отчеты клиента через год эксплуатации о стабильно низком проценте брака и минимальном времени на пересмену продукции. К этому мы и стремимся в каждом проекте.